全国高中化学竞赛(初赛)试题19(含答案)

高中化学竞赛初赛试卷（19）

第一题（4分）

据认为“红巨星”星体内部发生着合成重元素的中子俘获反应，例如68

30Zn 可以俘获1个中子形成A ，过剩的能量以光子形式带走；A 发生β衰变转化为B 。

试写出平衡的核反应方程式。 第二题（6分）

根据提供的信息写出相应的化学方程式：

1．铍与某些普通配体形成的配合物相当稳定，比如铍的化合物A 为无色可升华的分子型化合物，易溶于氯仿并可从氯仿溶液中重结晶。A 物质中心氧原子周围按四面体方式排布4个Be 原子，Be 原子两两间又被醋酸根所桥联。该物质可以通过碳酸铍与醋酸反应制备，请写出该制备反应的化学方程式；

2．ClF 3是比F 2更有效的氟化剂，遇有机物往往爆炸，能燃烧石棉，能驱除许多金属氧化物中的氧。比如气态ClF 3与Co 3O 4反应，作为还原剂的元素有两种，物质的量之比为1︰

第三题（4分）

所有固体均有缺陷，其中一种点缺陷类型分为间隙缺陷（弗抡凯尔缺陷）和空位缺陷（肖脱基缺陷）。当晶体热振动时，一些能量足够大的原子离开平衡位置而挤到晶格点的间隙中，形成间隙原子，而原来位置上形成空位，这种缺陷称为弗伦克尔缺陷。如果正常格点上原子，热起伏后获得能量离开平衡位置，跃迁到晶体的表面，在原正常格点上留下空位，这种缺陷称为肖特基缺陷。

已知TiO为岩盐结构，X射线衍射数据表明Ti︰O的比例为1︰1的立方体元晶胞的边长为418pm，测量体积和质量得到的密度为4.92g·cm－3，这些数据能否表明晶体内部有缺

第四题（6分）

化学教材中硬水软化部分，对煮沸Mg(HCO3)2溶液所得到的产物看法不同。如，高中化学教材中介绍：加热含有Mg(HCO3)2的暂时硬水时，先生成MgCO3沉淀，继续加热，则MgCO3逐渐转化成更难溶的Mg(OH)2沉淀。大学无机化学教材中则认为：暂时硬水中含有的Mg(HCO3)2经煮沸后生成碱式碳酸镁[Mg2(OH)2CO3]沉淀，使水软化。那么，Mg(HCO3)2溶液受热后的最终产物究竟是什么呢？

（1）新制Mg(HCO3)2溶液（步骤略）

（2）取180mL新制的Mg(HCO3)2清液放入烧杯中，

水浴加热约1h；直至近干。抽滤，将所得固体产物用80℃

的二次蒸馏水洗涤数次，直至洗涤液的pH约为7。将产

物放入70℃烘箱中烘干，然后放入盛有P2O5的干燥器中

冷却至室温，称重。反复上述操作，直至恒重。热重曲

线如图：三个拐点的纵坐标分别为：99.965%、84.966%、

44.026%。三段曲线温度区间分别为：100～252.7℃，252.7～462.9℃，515.2℃以后。

（3）称取烘干的产物0.2593g于洗净的烧杯中，用2mL 1∶1 HCl溶液溶解。然后将其转移至250mL容量瓶中，定容。移取25.00mL溶液，加入25mL二次蒸馏水，3滴铬黑Ｔ指示剂和10mL pH为10的缓冲溶液，以0.01085mol·L－1的EDTA溶液滴定Mg2＋。通过计算，测得Mg2＋含量为26.25%，相当于含MgO为43.54%。

Mg(HCO

第五题（20分）

A物质是实验室一种无色有毒的挥发性液体，由X、Y两种短周期元素组成。A在空气中极易着火生成B气体和C气体；A不溶于水，但加热到423K可以和水反应，生成B气体和D气体，D只含两种元素，其中一种是Y。在交流放电的情况下，分解生成E气体、F固体两种物质，E物质和B化学式量几乎相等，含Y元素约72.7%；F是环状单质分子，具有冠状结构，易溶于A，F的式量约是C的4倍。E可在液氮条件下与HBr于77K生成含双键结构的物质G，冷却至室温可得G的环状三聚体H。

2．用X射线衍射法测得F的晶体为正交晶系，晶胞参数a＝1048pm，b＝1292pm，c＝

－3。计算每个晶胞中F分子的数目。

3．自发现富勒烯以来，其神奇的结构和性能引起了人们对碳原子团簇广泛和深入的研究。除了碳原子团簇之外，其它元素的原子团簇是否也具有类似碳原子团簇的奇异的特性，这是个十分有趣的研究课题。F物质有很多同素异形体，在实验手段受到各种条件的限制时，理论研究是一种重要的补充。厦门大学化学系对F物质的原子团簇进行了理论计算，发现除了冠状结构外还有多种结构。其中一种X具有2次对称轴，以及两个包含对称轴的对称面，一配位和三配位原子数目相等；另外一种Y是一种椅式结构原子团簇增加2个原子形成，也具有二次对称轴，对称面和对称轴垂直。请画出这两种结构的原子团簇。

4．五氟化砷AsF5（2.93g）和上述物质F（0.37g）用四氮化四硫S4N4（0.53g）在液态SO2溶剂中发生完全的反应，溶剂和挥发性产物被泵抽出后得黄色固体残留物L（3.08g），分析J知其含有：As 28.04%，F 42.70%，N 5.25%，经分析L是离子化合物，阴离子为正八面体结构，阳离子为两种元素组成，结构是直线形。固体L（0.48g）溶于液态二氧化硫，和叠氮化铯Cs＋N3－（0.31g）完全反应，收集应释放出得氮气于66.5kPa、298K为67.1cm3。反应混合物过滤得难溶蓝黑色纤维状固体J（0.16g）。分析J知其含有2种元素，其中含N 30.3%。红外光谱、X射线粉末衍射结果表明抽出SO2后残留物是六氟砷（V）酸铯。

（1）L的实验式是什么？

（2）提出L的结构式；

（3）写出配平的生成L的方程式；

（4）1mol L发生转化时生成氮气的物质的量；

（5）J的化学式；

（6）写出nmol L生成J的普遍离子方程式。

第六题（9分）

1．工业上通常由黑钨矿提取金属钨采取碱溶法，先将黑钨矿用重力或磁力法得到精矿(Fe，Mn)WO4，然后通入大量空气与纯碱焙烧生成钨酸钠Na2WO4，加水溶解后，加入盐酸酸化，生成的新酸加热后用氢气还原可得金属钨。请写出上述过程中的所有化学方程式。

2．把1.000g钨酸钠（Na2WO4·2H2O）加到50mL水中，又加入0.8g（过量）锌粒，并加热，不发生反应。再加入75mL 3mol·L－1硫酸，反应立即发生，生成一种蓝色化合物（非整比氧化物）。用0.044 mol·L－1高锰酸钾溶液滴定这种蓝色化合物，使它氧化成一种黄色化合物（整比氧化物），共用了8.33mL高锰酸钾溶液。这种蓝色化合物的化学式为▲，黄色化合物的化学式为▲，锌与钨酸钠的反应必须在酸性溶液中进行是因为▲。

3．钨青铜是一类特殊的非化学计量比化合物，其通式为M x WO3，其中0＜x＜1，M可以是碱金属、碱土金属、稀土金属、铜、银、铵、氢等。这类化合物具有特殊的物理化学性质，一般它具有高电子电导率以及快离子传输性质，是一种低温超导

体。钠钨青铜也是氧化还原的很好催化剂。下面应用熔融电解法制备

钠钨青铜。

（右图）1、阳极：高纯金丝；2、（预先烘干，按照不同比例混

合，在熔融条件下进行电解）Na2WO4＋WO3；3、磁坩埚；4、阴极：

高纯镍片。电解中阳极反应放出氧气，阴极析出钠钨青铜晶体。